/*
 * @lc app=leetcode.cn id=148 lang=cpp
 * @lcpr version=30204
 *
 * [148] 排序链表
 */

// @lcpr-template-start
using namespace std;
#include <algorithm>
#include <array>
#include <bitset>
#include <climits>
#include <deque>
#include <functional>
#include <iostream>
#include <list>
#include <queue>
#include <stack>
#include <tuple>
#include <unordered_map>
#include <unordered_set>
#include <utility>
#include <vector>
// @lcpr-template-end
// @lc code=start
/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution
{
public:
    ListNode *sortList(ListNode *head)
    {
        // 如果链表为空或只有一个节点，直接返回
        if (!head || !head->next)
        {
            return head;
        }

        // 找到链表的中点
        ListNode *mid = getMid(head);
        ListNode *left = head;
        ListNode *right = mid->next;
        mid->next = nullptr; // 断开链表

        // 递归排序左右两部分
        left = sortList(left);
        right = sortList(right);

        // 合并两个有序链表
        return merge(left, right);
    }

private:
        // 找到链表的中点
        ListNode *getMid(ListNode *head)
        {
            ListNode *slow = head;
            ListNode *fast = head->next; // 快指针从第二个节点开始

            while (fast && fast->next)
            {
                slow = slow->next;
                fast = fast->next->next;
            }

            return slow;
        }

        // 合并两个有序链表
        ListNode *merge(ListNode *l1, ListNode *l2)
        {
            ListNode dummy(0); // 哨兵节点
            ListNode *cur = &dummy;

            while (l1 && l2)
            {
                if (l1->val < l2->val)
                {
                    cur->next = l1;
                    l1 = l1->next;
                }
                else
                {
                    cur->next = l2;
                    l2 = l2->next;
                }
                cur = cur->next;
            }

            // 连接剩余的节点
            cur->next = l1 ? l1 : l2;

            return dummy.next;
        }
};
// @lc code=end

/*
// @lcpr case=start
// [4,2,1,3]\n
// @lcpr case=end

// @lcpr case=start
// [-1,5,3,4,0]\n
// @lcpr case=end

// @lcpr case=start
// []\n
// @lcpr case=end

 */
